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양이온 추출제와 아민의 혼합추출제에 의한 경희토류금속의 분리
Separation of Light Rare Earth Elements by Solvent Extraction with a Mixture of Cationic and Tertiary Amine 원문보기

資源리싸이클링 = Journal of the Korean Institute of Resources Recycling, v.26 no.2, 2017년, pp.3 - 10  

이만승 (목포대학교 신소재공학과) ,  손성호 (한국생산기술연구원)

초록
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희토류 원소는 첨단 산업용 소재의 구성 성분으로 고순도가 요구된다. 국내산 monazite광과 Ni-MH전지는 경희토류를 함유한 자원이다. 이러한 자원을 염산으로 침출한 용액에서 경희토류성분을 용매추출로 분리하는 공정에 대해 고찰하였다. 양이온 추출제와 3차 아민의 혼합추출제로 경희토류를 추출시 상승효과가 있으며 pH 감소가 둔화된다. 혼합추출제 사용시 수상의 pH가 금속의 추출 및 상승효과에 미치는 영향을 분석하였다. 향후 양이온과 아민의 혼합추출제에 의한 경희토류 분리공정을 개발하기 위해서는 mixer-settler의 조업 자료 확보가 필요하다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Rare earth elements with high purity are demanded for the manufacture of advanced materials. Light rare earth elements are contained in domestic monazite and Ni-MH batteries. In this paper, solvent extraction to separate the light rare earth elements from hydrochloric acid leaching solutions of thes...

주제어

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문제 정의

  • 따라서 monazite광이나 Ni-MH전지에서 희토류성분을 회수할 수 있는 용매추출공정은 상호보완적이다. 본 논문에서는 용매추출에 의한 경희토류 금속의 특징에 대해 서술하였다. 특히 양이온 추출제를 사용하여 희토류금속을 분리시 나타나는 수상의 pH 감소를 둔화시키기 위한 방법으로 양이온추출제와 아민추출제의 혼합물을 사용하는 방법에 대해 추출반응의 특성, 혼합추출제의 물성 변화를 고찰하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
희토류 금속은 무엇인가? 희토류 금속이란 La부터 Lu까지의 15개 원소에 Sc와 Y을 포함한 17개 금속을 지칭하며, 크게 輕희토류(La, Ce, Pr, Nd), 中희토류(Sm, Eu, Gd, Tb, Dy)및 重희토류(Ho, Er, Tm, Yv, Lu, Y)로 구분된다1). Promethium(Pm)을 제외한 모든 희토류 금속은 희토류 광석에 존재하며, 전 세계에 매장된 희토류 광석의 95% 이상은 bastnasite, monazite와 xenotime에 함유되어 있다.
희토류 금속이 원자 번호가 증가할수록 일어나는 현상과 물과의 반응은 어떻게 되는가? 이에 반해 희토류 금속의 원자번호가 증가할수록 희토류이온의 반지름은 지속적으로 감소한다. 즉 원자번호가 증가할수록 희토류 이온의 반지름이 감소하면서 전하밀도는 증가하므로 수용액에서 용매인 물에 의해 수화되려는 경향이 강해진다. 또한 양이온 추출제로 추출시 희토류 금속의 원자번호가 증가함에 따라 추출제 음이온과의 정전기적 인력이 증가하면서 추출율이 증가한다.
희토류 금속은 원자량을 기준으로 어떻게 분류되나? 희토류 금속이란 La부터 Lu까지의 15개 원소에 Sc와 Y을 포함한 17개 금속을 지칭하며, 크게 輕희토류(La, Ce, Pr, Nd), 中희토류(Sm, Eu, Gd, Tb, Dy)및 重희토류(Ho, Er, Tm, Yv, Lu, Y)로 구분된다1). Promethium(Pm)을 제외한 모든 희토류 금속은 희토류 광석에 존재하며, 전 세계에 매장된 희토류 광석의 95% 이상은 bastnasite, monazite와 xenotime에 함유되어 있다.
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참고문헌 (17)

  1. Lee, M. S. and Jeon, H. S., 2010 : Extractive metallurgy and separation technology of rare earth ores, J. of Korean Inst. of Resources Recycling, 19, pp. 27-35. 

  2. Lucas, J. et al., 2011 : Rare earths, Science, Technology Production and Use, p 74, Elsevier. 

  3. Gupta, C. K. and Krishnamurthy, N., 2005 : Extractive metallurgy of rare earths, CRC Press, NY. 

  4. Liu, Y., Jeon, H. S., and Lee, M. S., 2016 : Solvent extraction of Pr and Nd from chloride solution by mixtures of acidic extractants and LIX 63, Korean J. Met. Mater., 54, pp. 592-597. 

  5. Liu, Y., Jeon, H. S., and Lee, M. S., 2016 : Solvent extraction of Pr and Nd from chloride solutions using ternary extractant system of Cyanex 272, Alamine 336 and TBP, Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 31, pp. 74-79. 

  6. Liu, Y., Jeon, H. S., and Lee, M. S., 2016 : Solvent extraction of Pr and Nd from chloride solutions by mixtures of Cyanex 272 and amine extractants, Hydrometallurgy, 150, pp. 61-67. 

  7. Liu, Y., Jeon, H. S., and Lee, M. S., 2016 : Separation of Pr and Nd from La in chloride solution by solvent extraction with a mixture of Cyanex 272 and Alamine 336, Met. Mater. Inter., 21, pp. 944-949. 

  8. Banda, R., Jeon, H. S., and Lee, M. S., 2015 : Separation of Nd from mixed chloride solutions with Pr by extraction with saponifed PC 88A and scrubbing, Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 21, pp. 436-442. 

  9. Banda, R., Jeon, H. S., and Lee, M. S., 2014 : Separation of Ce and La from synthetic chloride leach solution of monazite sand by precipitation and solvent extraction, Metallurgical and Materials Trans. B, 45B, pp. 2009-2017. 

  10. Lee, M. S., et al., 2005 : Solvent extraction of neodymium ions from hydrochloric acid solution using PC88A and saponified PC88A, Separation and Purification technology 46, pp. 72-78. 

  11. Rydberg, J., et al., 2004 : Solvent extraction principles and practice, second Ed., Marcel Dekker, NY., pp. 498-502. 

  12. Marcus, Y., A. S. Kertes, and Yanir, E., 1974 : Equilibrium constants of liquid-liquid distribution reactions, Part 1: Organophosphorus extractants, Butterworths, pp. 101-102. 

  13. Liu, Y., Jeon, H. S., and Lee, M. S., 2015 : Extraction of hydrochloric acid with binary mixtures of tertiary amine and organophosphorus acid and analysis of the interaction between the constituents of these mixtures, Hydrometallurgy, 155, pp. 44-50. 

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  15. Liu, Y. and Lee, M. S., 2016 : Effect of the diluents on the interaction between components in the binary mixtures of organophosphorus acid and tertiary amine, Journal of Molecular Liquids, 220, pp. 41-48. 

  16. Liu, Y. and Lee, M. S., 2016 : Analysis of the interaction between organophosphorus acid and tertiary amine extractants in the binary mixtures by Fourier-Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR), Solvent Extraction and Ion Exchange, 34, pp. 74-85. 

  17. Liu, Y. and Lee, M. S., 2016 : Regeneration of a binary mixture of Cyanex 272 and Alamine 336 for the solvent extraction of rare earths elements by treatment with sodium hydroxide solution, Journal of Molecular Liquids, 219, pp. 411-416. 

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